基于ARM和DSP的嵌入式智能儀器系統(tǒng)設(shè)計

　　3.2　ARM與以太網(wǎng)控制器之間的通信設(shè)計

　　系統(tǒng)平臺實現(xiàn)了以太網(wǎng)接口。提供了以太網(wǎng)芯片的驅(qū)動，支持網(wǎng)絡(luò)功能。以太網(wǎng)控制芯片的數(shù)據(jù)、地址和控制信號與EP7312的總線相連，如圖3所示。片選信號使用EP7312的擴展片選信號nCS2。

圖3　以太網(wǎng)接口原理圖

　　RTL8019默認的I/O基地址是300H，用到的地址空間為300H～3FFH，因此使用到EP7312的低4位地址線，將RTL8019上的SA19～SA10和SA7～SA5接為地，SA9、SA8接為VCC。RTL8019AS使用的是16位數(shù)據(jù)總線方式，因此，將RTL8019上的IOCS16B引腳通過10K的上拉電阻接為VCC；通過IO模式讀寫以太網(wǎng)控制器，所以SMEMRB和SMEMWB引腳通過上拉電阻接為VCC。

　　當EP7312向網(wǎng)上發(fā)送數(shù)據(jù)時，先將一幀數(shù)據(jù)通過遠程DMA通道送到RTL8019AS中的發(fā)送緩存區(qū)，然后發(fā)出傳送命令；當RTL8019AS完成了上一幀的發(fā)送后，再開始此幀的發(fā)送。RTL8019AS接收到的數(shù)據(jù)通過MAC比較、CRC校驗后，由FIFO存到接收緩沖區(qū)；收滿一幀后，以中斷的方式通知EP7312。FIFO邏輯對收發(fā)數(shù)據(jù)作16字節(jié)的緩沖，以減少對本地DMA請求的頻率。

　　以太網(wǎng)控制器有兩個指針寄存器來控制緩沖區(qū)的存儲過程，當前頁面指針curr和邊界指針bnry。curr指向新接收到幀的起始頁面，即接收緩沖環(huán)的寫頁面指針；bnry指向讀過的最后一個頁面，即接收緩沖環(huán)讀頁面指針。自定義指針next_page，表示存儲分組緩沖區(qū)的邊界，初始值為next_page=bnry，讀取一頁數(shù)據(jù)后由軟件執(zhí)行bnry加1，curr自動加1。curr不等于bnry時，表示有新的數(shù)據(jù)包在緩沖區(qū)中，讀取一包的前四個字節(jié)，前四個字節(jié)并不是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。分別表示數(shù)據(jù)包存放的頁地址和已接收的數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。如果curr=0，表示讀取出錯，返回null。如果bnry>0x7f，則bnry=0x4c。

　　4　嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　4.1　BootLoader的設(shè)計

　　該嵌入式系統(tǒng)引入了Linux操作系統(tǒng)，可以給系統(tǒng)下的任務(wù)提供調(diào)度機制，簡化任務(wù)中的需求操作，當需求變化時只需要改變?nèi)蝿?wù)內(nèi)容，然后重新和操作系統(tǒng)發(fā)布即可。

　　本系統(tǒng)中EP7312采用的是外部啟動方式，也就是從CS[0]片選的外部NORFLASH啟動，系統(tǒng)啟動后，執(zhí)行啟動代碼，即初始化CPU、內(nèi)存控制器以及片上設(shè)備，然后配置存儲映射。啟動代碼隨后執(zhí)行一個引導(dǎo)裝載程序bootloader，將內(nèi)核從FLASH中解壓到SRAM中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的第一條指令處執(zhí)行，內(nèi)核運行。

　　bootloader完成從硬件啟動到操作系統(tǒng)啟動的過渡，用于初始化硬件和啟動操作系統(tǒng)。在內(nèi)核運行之前需要bootloader作為系統(tǒng)驅(qū)動程序完成加載內(nèi)核和一些輔助性的工作，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核代碼的起始地址并執(zhí)行。對于該系統(tǒng)來說選擇EP7211所使用的bootloader—Shoehorn，然后做一些改動。如調(diào)整系統(tǒng)各個寄存器的地址值；設(shè)定SDRAM控制器；調(diào)整UART1的波特率等。Shoehorn代碼分為host端和target端兩部分，一部分由eth.c、serial.c、shoehorn.c和util.c組成，由這些文件編譯生成host端的可執(zhí)行文件shoehorn；另一部分由ini.s和loader.c組成，編譯生成一個小于2KB的文件loader.bin,這個二進制文件會被下載到target端的SRAM中用來引導(dǎo)系統(tǒng)的啟動。通過一系列的主機與開發(fā)板之間的握手通信、下載程序的方式使得代碼相對分散，減小開發(fā)板上起始代碼的大小，以滿足目標板上下載代碼的限制。

　　4.2　內(nèi)核的配置

　　該嵌入式系統(tǒng)選擇了較成熟穩(wěn)定的Linux-2.4.13版本內(nèi)核。為了避免修改內(nèi)核定制代碼

　　時造成代碼的不穩(wěn)定和失去代碼的靈活性，可以通過選擇合適的版本內(nèi)核，修改該配置文件，裁剪不必要的功能，再編譯出符合新配置的內(nèi)核，得到既滿足應(yīng)用功能要求同時體積又小的內(nèi)核，產(chǎn)生一個隱藏文件/usr/src/linux/.config。該文件記錄了對內(nèi)核具體功能模塊的選擇和配置。

　　內(nèi)核配置時，大部分的選項都可以使用缺省值，只有小部分需要根據(jù)需求選擇，將與內(nèi)核關(guān)系比較近且經(jīng)常用到的功能代碼直接編譯進內(nèi)核；將不經(jīng)常用到的代碼編譯為可加載模塊，有利于減小內(nèi)核的長度，增加靈活性。

　　4.3　驅(qū)動程序的設(shè)計

　　在Linux操作系統(tǒng)中驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件設(shè)備直接的接口。驅(qū)動程序屏蔽了硬件的細節(jié)。在應(yīng)用程序看來硬件設(shè)備只是一個設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設(shè)備進行操作。

　　設(shè)備驅(qū)動程序可以設(shè)計模塊化方式。不必編譯進內(nèi)核，而是被分別編譯并鏈接成一組目標文件，這些文件可以被載入正在運行的內(nèi)核，或從正在運行的內(nèi)核中卸載。可以減少內(nèi)核的長度，具有很大的靈活性。